JP6252905B2

JP6252905B2 - 誘導加熱装置

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Publication number: JP6252905B2
Application number: JP2014018709A
Authority: JP
Inventors: 純輝能瀬; 田中　靖彦; 靖彦田中; 勝行渡部
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-06-07
Filing date: 2014-02-03
Publication date: 2017-12-27
Anticipated expiration: 2034-02-03
Also published as: JP2015013096A; CN104244483A; CN104244483B

Description

本発明は、複数の加熱コイルを備えた誘導加熱装置、特に、一般家庭で使用する誘導加熱調理器に関するものである。

従来、この種の誘導加熱調理器としては、例えば、鍋および蓋を誘導加熱する２つの加熱コイルを有する炊飯器がある。このような従来の炊飯器においては、どちらか一方の加熱コイルで誘導加熱しているときには、他方の加熱コイルに高周波電流を発生させるスイッチング素子を駆動するドライバ回路の電源をオフにして、他方の動作していない加熱コイルが外部からのノイズの影響を受けないように構成されている（例えば、特許文献１参照）。

図５は、特許文献１に記載された従来の誘導加熱調理器である炊飯器の主要部の一部をブロック化して示す回路図である。図５に示すように、炊飯器は、鍋５１を誘導加熱する第１の加熱コイル５２と、第１の加熱コイル５２と共振回路を構成する第１の共振コンデンサ５３と、第１の加熱コイル５２に直列接続した第１のスイッチング手段５４と、第１のスイッチング手段５４を駆動する第１の駆動手段７３とを備える。

また、図５の炊飯器は、鍋の開口部を覆う蓋に設けられた金属板５５を蓋の内側から誘導加熱する第２の加熱コイル５６と、第２の加熱コイル５６と共振回路を構成する第２の共振コンデンサ５７と、第２の加熱コイル５６に直列接続した第２のスイッチング手段５８と、第２のスイッチング手段５８を駆動する第２の駆動手段７４とを備える。

さらに、図５の炊飯器は、交流電源５９を整流し、第１の加熱コイル５２と第２の加熱コイル５６に電力供給する直流電源７０と、第１の駆動手段７３と第２の駆動手段７４のいずれか一方に電源を供給できるようにオンオフ制御する駆動電源制御手段７２とを備える。

そして、図５の炊飯器においては、第１の駆動手段７３と第２の駆動手段７４のいずれか一方の駆動手段がオン状態時には、他方の駆動手段のスイッチング手段をオフ状態とするよう構成されている。このように構成することにより、外部からのノイズなどで両方の加熱コイルが同時にオン状態となることがないように構成されている。

なお、２つ以上の加熱コイルを有する従来の誘導加熱調理器としては、ＰＷＭ信号のトリガ信号を発生させるため、各加熱コイルに接続されたスイッチング手段の両端電圧を検知して、その検知結果に基づいて同期信号を出力する２つの同期信号発生回路からの２つの出力信号を合わせてパルス発生器に入力する構成の炊飯器も提供されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１１−１９６０３号公報特許第４１００３３３号

しかしながら、前記従来の構成では、駆動手段の電源をオフにしても、動作していない加熱コイルにノイズが誘起されると、動作していない加熱コイルを駆動するためのスイッチング素子のトリガ回路にノイズが印加されて駆動電源制御手段が誤動作し、動作している加熱コイルに誤った駆動信号を出力する可能性がある。

図６は、特許文献２に記載された従来の誘導加熱調理器である炊飯器の主要部の一部をブロック化して示す回路図である。図６に示すように、炊飯器は、第１の加熱コイル６３および第２の加熱コイル６４を備え、それぞれの加熱コイル６３，６４がスイッチング素子６１，６２のオンオフ駆動により誘導加熱するよう構成されている。図６に示す炊飯器には、各スイッチング素子の両端電圧をそれぞれ検知して、それらの検知結果に基づいて同期信号をパルス発生器６７へ出力する第１の同期信号発生回路６５および第２の同期信号発生回路６６が設けられている。

図７は、図６に示した従来の誘導加熱調理器におけるパルス発生器６７の出力電圧波形とその出力電圧波形を決める他の回路部分の電圧波形を示す波形図である。

図７においては、第１の加熱コイル６３に負荷となる鍋があり、かつ第１の加熱コイル６３が動作中であるとともに、第２の加熱コイル６４に負荷となる鍋がなく、かつ動作停止中である場合の動作波形を示している。

図７の（ａ）は第１のスイッチング素子６１のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ１を示す動作波形図である。図７の（ｂ）は第２のスイッチング素子６２のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ２を示す動作波形図である。動作停止中の第２の加熱コイル６４は、動作中の第１の加熱コイル６３の共振電圧により誘起されて第２の加熱コイル６４に発生した電圧が第２のスイッチング素子６２に加わり、図７の（ｂ）に示すコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ２が発生する。図７の（ｃ）は第１の同期信号発生回路６５が出力する出力信号Ｖｏ１を示す動作波形図である。図７の（ｃ）に示すように、第１の同期信号発生回路６５の出力信号Ｖｏ１は、第１のスイッチング素子６１のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ１が所定電圧以上になるとローレベルを出力する。図７の（ｄ）は第２の同期信号発生回路６６の出力信号Ｖｏ２を示す動作波形図である。図７の（ｄ）に示すように、第２の同期信号発生回路６６は、第２のスイッチング素子６２のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ２が、動作中の第１の加熱コイル６３の磁界による誘起を受けてあるレベル以上になると、ローレベルとなる出力信号Ｖｏ２を出力する。図７の（ｅ）はパルス発生器６７が出力する駆動信号Ｖｏｐを示す動作波形図である。図７の（ｅ）に示すように、パルス発生器６７は、第１の同期信号発生回路６５から出力される第１の出力信号Ｖｏ１または第２の同期信号発生回路６６から出力される第２の出力信号Ｖｏ２のいずれかの立ち上がりをトリガ信号として、所定のパルス幅の駆動パルスを出力する。

上記のように、パルス発生器６７においては、動作停止中で負荷が存在しない第２の加熱コイル６４の電圧を検知して、トリガ信号を出力する第２の同期信号発生回路６６の出力信号Ｖｏ２が入力されてしまい、パルス幅が正常動作時のパルス幅以上に長くなった誤った駆動信号を動作中の第１のスイッチング素子６１に出力するおそれがあった。

本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、パルス発生器が誤った駆動信号を出力することなく、確実にかつ安全にスイッチング素子を動作させことができる誘導加熱装置の提供を目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱装置は、
直流電源と、
第１の被加熱物を誘導加熱する第１の加熱コイルと、
前記第１の加熱コイルと第１の共振回路を構成する第１の共振コンデンサと、
導通と遮断を繰り返すことにより、前記直流電源から入力した直流電流を高周波電流に変換し前記第１の被加熱物に高周波電力を供給する第１のスイッチング素子と、
前記第１の共振回路に発生する共振電圧を検知して第１のトリガ信号を出力する第１の同期信号発生回路と、
前記第１のスイッチング素子を駆動する第１の駆動回路と、
第２の被加熱物を誘導加熱する第２の加熱コイルと、
前記第２の加熱コイルと第２の共振回路を構成する第２の共振コンデンサと、
導通と遮断を繰り返すことにより、前記直流電源から入力した直流電流を高周波電流に変換し前記第２の被加熱物に高周波電力を供給する第２のスイッチング素子と、
前記第２の共振回路に発生する共振電圧を検知して第２のトリガ信号を出力する第２の同期信号発生回路と、
前記第２のスイッチング素子を駆動する第２の駆動回路と、
前記第１の駆動回路と前記第２の駆動回路のいずれかを選択する切り替え部と、
前記第１のトリガ信号または前記第２のトリガ信号が入力されたとき、前記切り替え部において選択された前記第１の駆動回路または前記第２の駆動回路に対して第１の駆動パルスまたは第２の駆動パルスの出力を開始し、当該出力が開始された前記第１の駆動パルスまたは前記第２の駆動パルスのパルス幅を制御するパルス発生器と、
前記パルス発生器が前記第２の駆動回路に第２の駆動パルスを出力しているとき、前記第１の同期信号発生回路から前記第１のトリガ信号が出力されるのを禁止する第１の同期信号ブロック回路、または前記パルス発生器が前記第１の駆動回路に前記第１の駆動パルスを出力しているとき、前記第２の同期信号発生回路から前記第２のトリガ信号が出力されるのを禁止する第２の同期信号ブロック回路の少なくともいずれか一方の同期信号ブロック回路と、を具備する。

上記のように構成された本発明の誘導加熱装置においては、第１の駆動回路および第２の駆動回路が同時に第１の駆動パルスおよび第２の駆動パルスを出力することを禁止する構成を有している。このように構成されているため、本発明の誘導加熱装置は、例えば、第１の加熱コイルが加熱動作をしているときに、加熱を停止している第２の加熱コイルに第１の加熱コイルの磁界により電圧が誘起され、第２の同期信号発生回路が誤って第２のトリガ信号を出力しない構成が可能となる。若しくは、逆に、第２の加熱コイルが加熱動作をしているときに、加熱を停止している第１の加熱コイルに第２の加熱コイルの磁界により電圧が誘起され、第１の同期信号発生回路が誤って第１のトリガ信号を出力しない構成が可能となる。したがって、本発明においては、一方の加熱コイルが加熱動作をしているときには外部ノイズとなるトリガ信号により、他方の加熱コイルを駆動する第１のスイッチング素子が誤動作しない構成となる。

本発明の誘導加熱装置は、排他的に動作する複数の加熱コイルを備え、加熱をしている加熱コイルから、加熱をしていない加熱コイルに誘導されたノイズにより、加熱をしているスイッチング素子が誤動作することを確実に防止して、安定した信頼性の高い加熱出力を制御することができる。

本発明に係る実施の形態１の誘導加熱調理器の主要部の一部をブロックで示す回路図実施の形態１の誘導加熱調理器における同期信号発生回路および同期信号ブロック回路を示す回路図（ａ）実施の形態１の誘導加熱調理器における第１の同期信号発生回路のコンパレータのマイナス比較入力端子への入力信号Ｖｉ１を示す動作波形図（ｂ）実施の形態１の誘導加熱調理器における第２の同期信号発生回路におけるコンパレータのマイナス比較入力端子への入力信号を示す動作波形図（ｃ）実施の形態１の誘導加熱調理器における第１の同期信号発生回路が出力する第１の出力信号を示す動作波形図（ｄ）実施の形態１の誘導加熱調理器における第２の同期信号発生回路の第２の出力信号を示す動作波形図（ｅ）実施の形態１の誘導加熱調理器におけるパルス発生器の第１の出力端子から出力する駆動信号の動作波形図本発明に係る実施の形態２の誘導加熱調理器の主要部を示すブロック図従来の誘導加熱調理器の主要部の一部をブロックで示す回路図従来の誘導加熱調理器の主要部の一部をブロックで示す回路図（ａ）従来の誘導加熱調理器における第１のスイッチング素子のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ１を示す動作波形図（ｂ）従来の誘導加熱調理器における第２のスイッチング素子のコレクタ−エミッタ間電圧を示す動作波形図（ｃ）従来の誘導加熱調理器における第１の同期信号発生回路が出力する第１の出力信号を示す動作波形図（ｄ）従来の誘導加熱調理器における第２の同期信号発生回路の第２の出力信号を示す動作波形図（ｅ）従来の誘導加熱調理器におけるパルス発生器の出力信号を示す動作波形図

本発明に係る第１の観点の誘導加熱装置は、
直流電源と、
第１の被加熱物を誘導加熱する第１の加熱コイルと、
前記第１の加熱コイルと第１の共振回路を構成する第１の共振コンデンサと、
導通と遮断を繰り返すことにより、前記直流電源から入力した直流電流を高周波電流に変換し前記第１の被加熱物に高周波電力を供給する第１のスイッチング素子と、
前記第１の共振回路に発生する共振電圧を検知して第１のトリガ信号を出力する第１の同期信号発生回路と、
前記第１のスイッチング素子を駆動する第１の駆動回路と、
第２の被加熱物を誘導加熱する第２の加熱コイルと、
前記第２の加熱コイルと第２の共振回路を構成する第２の共振コンデンサと、
導通と遮断を繰り返すことにより、前記直流電源から入力した直流電流を高周波電流に変換し前記第２の被加熱物に高周波電力を供給する第２のスイッチング素子と、
前記第２の共振回路に発生する共振電圧を検知して第２のトリガ信号を出力する第２の同期信号発生回路と、
前記第２のスイッチング素子を駆動する第２の駆動回路と、
前記第１の駆動回路と前記第２の駆動回路のいずれかを選択する切り替え部と、
前記第１のトリガ信号または前記第２のトリガ信号が入力されたとき、前記切り替え部において選択された前記第１の駆動回路または前記第２の駆動回路に対して第１の駆動パルスまたは第２の駆動パルスの出力を開始し、当該出力が開始された前記第１の駆動パルスまたは前記第２の駆動パルスのパルス幅を制御するパルス発生器と、
前記パルス発生器が前記第２の駆動回路に第２の駆動パルスを出力しているとき、前記第１の同期信号発生回路から前記第１のトリガ信号が出力されるのを禁止する第１の同期信号ブロック回路、または前記パルス発生器が前記第１の駆動回路に前記第１の駆動パルスを出力しているとき、前記第２の同期信号発生回路から前記第２のトリガ信号が出力されるのを禁止する第２の同期信号ブロック回路の少なくともいずれか一方の同期信号ブロック回路と、を具備する。

上記のように構成された本発明に係る第１の観点の誘導加熱装置は、第１の駆動回路および第２の駆動回路が同時に第１の駆動パルスおよび第２の駆動パルスを出力することを禁止する構成を有している。このように構成されているため、本発明の誘導加熱装置は、例えば、第１の加熱コイルが加熱動作をしているときに、加熱を停止している第２の加熱コイルに第１の加熱コイルの磁界により電圧が誘起され、第２の同期信号発生回路が誤って第２のトリガ信号を出力しない構成が可能となる。若しくは、逆に、第２の加熱コイルが加熱動作をしているときに、加熱を停止している第１の加熱コイルに第２の加熱コイルの磁界により電圧が誘起され、第１の同期信号発生回路が誤って第１のトリガ信号を出力しない構成が可能となる。したがって、本発明においては、一方の加熱コイルが加熱動作をしているときには外部ノイズとなるトリガ信号により、他方の加熱コイルを駆動する第１のスイッチング素子が誤動作しない構成となる。

本発明に係る第２の観点の誘導加熱装置は、前記の第１の観点において、第１の同期信号ブロック回路が、前記第２の駆動パルスが入力されたときの充電電圧によりトランジスタを駆動して前記第１の同期信号発生回路に対して第１のトリガ信号の出力を禁止する禁止信号を出力し、
第２の同期信号ブロック回路が、前記第１の駆動パルスが入力されたときの充電電圧によりトランジスタを駆動して前記第２の同期信号発生回路に対して第２のトリガ信号の出力を禁止する禁止信号を出力するよう構成してもよい。

上記のように構成された本発明に係る第２の観点の誘導加熱装置は、加熱をしている加熱コイルから、加熱をしていない加熱コイルに誘導されたノイズにより、加熱をしているスイッチング素子が誤動作することを確実に防止して、安定した信頼性の高い加熱出力を制御することができる。

本発明に係る第３の観点の誘導加熱装置は、前記の第１の観点または第２の観点において、前記第１の被加熱物である鍋を収納する本体を備え、
前記本体は前記第１の被加熱物の開口部を覆う蓋を備え、
前記蓋は前記第２の被加熱物である金属板を備え、
前記第２の加熱コイルは、前記蓋を閉めたとき前記金属板の上方に位置するように設けられ、前記第１の加熱コイルが前記鍋の底面を誘導加熱し、前記第２の加熱コイルが前記金属板を誘導加熱することにより炊飯を行う炊飯器を構成してもよい。

第１の加熱コイルと第２の加熱コイルは対向して配置された誘導加熱装置である炊飯器においては、使用者が誤って鍋を外して第２の加熱コイルを動作させた場合において、第２の加熱コイルからの誘導磁界により第１の加熱コイルに高周波電圧が誘起されることがあり、また、逆に金属板を外して第１の加熱コイルを動作させた場合において、第１の加熱コイルからの誘導磁界により第２の加熱コイルに高周波電圧が誘起されることがある。しかし、本発明に係る第３の観点の炊飯器においては、動作していない加熱コイルに高周波電圧が誘起されても、動作していない加熱コイルの側の同期信号発生回路から不要なトリガ信号が出力されるのを禁止する構成であるため、誤動作を確実に防ぐことができ、前述の第１の観点および第２の観点の誘導加熱装置における効果を得ることができる。

以下、本発明の誘導加熱装置に係る実施の形態として誘導加熱調理器について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、本発明の誘導加熱装置は、以下の実施の形態に記載した誘導加熱調理器の構成に限定されるものではなく、以下の実施の形態において説明する技術的思想と同等の技術的思想に基づいて構成される誘導加熱装置を含むものである。

（実施の形態１）
図１は、本発明に係る実施の形態１の誘導加熱装置である誘導加熱調理器の主要部を一部ブロック化して示す回路図である。

図１において、第１の被加熱物である第１の鍋１５は、特に図示していないが、磁性金属や非磁性金属を複数用いた積層体で構成されている。第１の加熱コイル１は、特に図示していないが、渦巻き状の形状をしており、第１の鍋１５の底面中央部に対向して配置され、第１の鍋１５の底面に対して一定の距離を隔てて配設される。第１の加熱コイル１は、複数の銅線を束ねた撚り線で構成されており、高周波電流が流れた時の撚り線内の電流分布を均一にしている。

第１のインバータ回路２は、第１の共振コンデンサ１１と第１のスイッチング素子１２の直列回路で構成されている。第１の共振コンデンサ１１は、第１の加熱コイル１に並列接続されている。実施の形態１では、第１の共振コンデンサ１１は、高周波電流が流れても損失の少ないポリプロピレンコンデンサを使用している。第１のスイッチング素子１２は、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどの半導体素子と、この半導体素子に逆接続した逆接続ダイオードで構成されている。ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴは耐圧が高く、高周波のスイッチングが可能で、ゲート端子に電圧を印加することで大電流を流すことができるので、パワートランジスタに比べ省電力で大電流を流すことができるという利点がある。なお、実施の形態１においては、この半導体素子にＩＧＢＴを使用している。一般的にこのようなインバータ回路の構成は、第１の加熱コイル１と第１の共振コンデンサ１１で並列共振回路を構成しているため、１石電圧共振形インバータと言われている。

第２の被加熱物である第２の鍋１６は、特に図示していないが、磁性金属や非磁性金属を複数用いた積層体で構成されている。第２の加熱コイル５は、特に図示していないが、渦巻き状の形状をしており、第２の鍋１６の底面中央部に対向して配置され、第２の鍋１６の底面と一定の距離を隔てて配設される。第２の加熱コイル５は、複数の銅線を束ねた撚り線で構成されており、高周波電流が流れた時の撚り線内の電流分布を均一にしている。

第２のインバータ回路６は、第２の共振コンデンサ１３と第２のスイッチング素子１４の直列回路で構成されている。第２の共振コンデンサ１３は、第２の加熱コイル５に並列接続されている。実施の形態１では、第１の共振コンデンサ１１は、高周波電流が流れても損失の少ないポリプロピレンコンデンサを使用している。第２のスイッチング素子１４は、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどの半導体素子と、この半導体素子に逆接続した逆接続ダイオードで構成されている。ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴは耐圧が高く、高周波のスイッチングが可能で、ゲート端子に電圧を印加することで大電流を流すことができるので、パワートランジスタに比べ省電力で大電流を流すことができるという利点がある。なお、実施の形態１においては、半導体素子にＩＧＢＴを使用している。一般的にこのようなインバータ回路の構成は、第２の加熱コイル５と第２の共振コンデンサ１３で並列共振回路を構成しているため、１石電圧共振形インバータと言われている。

図１において、符号１７は誘導加熱調理器に電力を供給する交流電源である。交流電源１７の電源周波数は、東日本地域では５０Ｈｚ、西日本地域では６０Ｈｚとなっている。符号１８は直流電源であり、全波整流器であるダイオードブリッジ２１と、ダイオードブリッジ２１の出力端間に接続されたチョークコイル２２とコンデンサ２３の直列回路とにより構成されている。ここで、コンデンサ２３の容量は数μＦと小さく、第１の加熱コイル１および第２の加熱コイル５に電流を流すとリプルが生じる。実施の形態１では、このリプル電圧波形は交流電源１７を全波整流した時の電圧波形と略同じとなる。

制御回路１９は、特に図示していないが、マイクロコンピュータを含む構成となっている。マイクロコンピュータには、パルス発生器２０が構成されている。パルス発生器２０は、第１の同期信号発生回路３から出力される第１のトリガ信号及び第２の同期信号発生回路７から出力される第２のトリガ信号が入力されて、第１の出力端子２０ａから第１の駆動回路４に対して、そして第２出力端子２０ｂから第２の駆動回路８に対して、排他的な動作（一方から駆動パルスを出力している場合には他方に駆動パルスを出力しない動作）により、それぞれを駆動信号（以下、駆動パルスともいう）としてＰＷＭ信号を出力する。

制御回路１９は、第１の駆動回路４と第２の駆動回路８のいずれかを選択する切り替え部２４を備えており、パルス発生器２０に第１のトリガ信号または第２のトリガ信号が入力されると、切り替え部２４で選択された第１の駆動回路４または第２の駆動回路８に対して駆動パルスの出力を開始する。切り替え部２４への選択命令は、制御回路１９に記憶された制御シーケンスに従って入力される。パルス発生器２０は、マイクロコンピュータのＰＷＭ発生器を利用することによっても実現することができる。ただし、実施の形態１のパルス発生器２０は一例であり、例えば、パルス発生器２０を備えた専用ＩＣを作成し、この専用ＩＣを利用することにより構成してもよく、本発明においては上記の構成に限定されるものではない。

第１の駆動回路４は、特に図示しないが、ＮＰＮトランジスタとＰＮＰトランジスタで構成されたプッシュプル回路で構成され、第１の駆動回路４の出力がハイの間、第１のスイッチング素子１２を構成するＩＧＢＴのゲート端子に電圧を印加して、ＩＧＢＴをオン状態とする。一方、第１の駆動回路４がローを出力しているときは、ＩＧＢＴのゲート端子の電圧を零Ｖにして、ＩＧＢＴをオフ状態にする。なお、これは一例であり、プッシュプル回路を構成する部品としてはＭＯＳＦＥＴなどで構成しても構わない。

第２の駆動回路８は、第１の駆動回路４と同様に、特に図示しないが、ＮＰＮトランジスタとＰＮＰトランジスタで構成されたプッシュプル回路で構成され、第２の駆動回路８の出力がハイの間、第２のスイッチング素子１４を構成するＩＧＢＴのゲート端子に電圧を印加して、ＩＧＢＴをオン状態とする。一方、第２の駆動回路８がローを出力しているときは、ＩＧＢＴのゲート端子の電圧を零Ｖにして、ＩＧＢＴをオフ状態にする。なお、これは一例であり、プッシュプル回路を構成する部品としてはＭＯＳＦＥＴなどで構成しても構わない。

図２は、実施の形態１の誘導加熱調理器における第１及び第２の同期信号発生回路３，７および第１および第２の同期信号ブロック回路９，１０を示す回路図である。

第１の同期信号発生回路３は、第１の加熱コイル１と第１の共振コンデンサ１１で構成される第１の共振回路に発生する共振電圧を検知して、第１の出力信号Ｖｏ１を出力する。実施の形態１における第１の同期信号発生回路３は、コンパレータ３ｅと、４つの抵抗（抵抗３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）で構成されている（図２参照）。第１の同期信号発生回路３は、直流電源１８の出力電圧Ｖｄｃを抵抗３ｃと抵抗３ｄの直列回路で分圧した電圧Ｖｓ１と、第１のスイッチング素子１２のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ１を抵抗３ａと抵抗３ｂの直列回路で分圧した電圧Ｖｉ１とを比較する。電圧Ｖｓ１をコンパレータ３ｅのプラス比較入力端子に入力し、電圧Ｖｉ１をコンパレータ３ｅのマイナス比較入力端子に入力している。このため、コンパレータ３ｅは、直流電源１８の出力電圧Ｖｄｃの分圧電圧Ｖｓ１の方が、第１のスイッチング素子１２のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ１の分圧電圧Ｖｉ１よりも低い場合には、第１の出力信号Ｖｏ１としてローレベルを出力し、直流電源１８の出力電圧Ｖｄｃの分圧電圧Ｖｓ１の方が、第１のスイッチング素子１２のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ１の分圧電圧Ｖｉ１よりも高い場合には、ハイレベルを出力する。なお、これは一例であり、実施の形態１における第１の同期信号発生回路３ではコンパレータ３ｅを使用しているが、トランジスタなどで構成しても構わない。

第２の同期信号発生回路７は、第２の加熱コイル５と第２の共振コンデンサ１３で構成される第２の共振回路に発生する共振電圧を検知して、第２の出力信号Ｖｏ２を出力する。実施の形態１における第２の同期信号発生回路７は、コンパレータ７ｅと、４つの抵抗（抵抗７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）で構成されている（図２参照）。第２の同期信号発生回路７は、直流電源１８の出力電圧Ｖｄｃを抵抗７ｃと抵抗７ｄの直列回路で分圧した電圧Ｖｓ２と、第２のスイッチング素子１４のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ２を抵抗７ａと抵抗７ｂの直列回路で分圧した電圧Ｖｉ２とを比較する。電圧Ｖｓ２をコンパレータ７ｅのプラス比較入力端子に入力し、電圧Ｖｉ２をコンパレータ７ｅのマイナス比較入力端子に入力している。このため、コンパレータ７ｅは、直流電源１８の出力電圧Ｖｄｃの分圧電圧Ｖｓ２の方が、第２のスイッチング素子１４のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ２の分圧電圧Ｖｉ２よりも低い場合には、第２の出力信号Ｖｏ２としてローレベルを出力し、直流電源１８の出力電圧Ｖｄｃの分圧電圧Ｖｓ２の方が、第２のスイッチング素子１４のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ２の分圧電圧Ｖｉ２よりも高い場合には、ハイレベルを出力する。なお、これは一例であり、実施の形態１における第２の同期信号発生回路７ではコンパレータ７ｅを使用しているが、トランジスタなどで構成しても構わない。

実施の形態１における第１の同期信号ブロック回路９は、第２の駆動回路８に供給される第２の駆動パルスであるＰＷＭ信号がパルス発生器２０の第２の出力端子２０ｂから出力されたことを検知したとき、第１の同期信号発生回路３からパルス発生器２０に入力される信号（Ｖｏ１）をブロック（無効化）するよう構成されている。このように、第１の同期信号ブロック回路９は、第２の駆動回路８に供給される第２の駆動パルスを検知したとき、第１の同期信号発生回路３からパルス発生器２０へ出力される第１の出力信号Ｖｏ１が、パルス発生器２０において有効な第１のトリガ信号を形成しないように構成されている。すなわち、第１の同期信号ブロック回路９は、第２の駆動パルスを検知したとき、第１の同期信号発生回路３が第１のトリガ信号を出力しないように構成されている。

実施の形態１における第２の同期信号ブロック回路１０は、第１の駆動回路４に供給される第１の駆動パルスであるＰＷＭ信号がパルス発生器２０の第１の出力端子２０ａから出力されたことを検知したとき、第２の同期信号発生回路７からパルス発生器２０に入力される信号（Ｖｏ２）をブロック（無効化）する。このように、第２の同期信号ブロック回路１０は、第１の駆動回路４に供給される第１の駆動パルスを検知したとき、第２の同期信号発生回路７からパルス発生器２０へ出力される第２の出力信号Ｖｏ２が、パルス発生器２０において有効な第２のトリガ信号を形成しないように構成されている。すなわち、第２の同期信号ブロック回路１０は、第１の駆動パルスを検知したとき、第２の同期信号発生回路７が第２のトリガ信号を出力しないように構成されている。

図２に示すように、第１の同期信号ブロック回路９は、トランジスタダイオード９ｂ、コンデンサ９ｃ、および２個の抵抗９ｄ，９ｅにより構成されている。第１の同期信号ブロック回路９のトランジスタ９ａのコレクタは、第１のスイッチング素子１２のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ１を抵抗３ａと抵抗３ｂの直列回路で分圧した電圧Ｖｉ１が入力されるコンパレータ３ｅのマイナス比較入力端子に接続されており、トランジスタ９ａのエミッタは接地されている。トランジスタ９ａのベースは抵抗９ｄの一端に接続されている。抵抗９ｄの他端はダイオード９ｂのカソードに接続されている。ダイオード９ｂのアノードは、パルス発生器２０における第２の駆動回路８への出力端子である第２の出力端子２０ｂに接続されている。トランジスタ９ａのベース−エミッタ間には抵抗９ｅが接続されており、抵抗９ｅおよびコンデンサ９ｃにより並列回路が構成されている。

第１の同期信号ブロック回路９において、パルス発生器２０の第２の出力端子２０ｂからＰＷＭ信号（第２の駆動パルス）が出力されているとき、そのＰＷＭ信号はダイオード９ｂを介して抵抗９ｄとコンデンサ９ｃの時定数でコンデンサ９ｃに充電される。コンデンサ９ｃが充電されるとトランジスタ９ａのベース電位（充電電圧）が上がるため、トランジスタ９ａはオン状態となり、第１の同期信号ブロック回路９は、ローレベルの信号、すなわち、第１の同期信号発生回路３からパルス発生器２０に第１のトリガ信号の出力を禁止する禁止信号、を出力する。

一方、パルス発生器２０の第２の出力端子２０ｂからＰＷＭ信号（第２の駆動パルス）が出力されていないとき、コンデンサ９ｃが充電されていれば、抵抗９ｅを介して放電され、トランジスタ９ａのベース電位が下がるため、トランジスタ９ａはオフ状態となる。その結果、トランジスタ９ａのコレクタ−エミッタ間はハイインピーダンスとなり、第１の同期信号ブロック回路９は、禁止信号の出力を解除する。

第２の同期信号ブロック回路１０は、上記の第１の同期信号ブロック回路９と同様の構成を有しており、パルス発生器２０の第１の出力端子２０ａからＰＷＭ信号（第１の駆動パルス）が入力されたとき、第２の同期信号発生回路７からパルス発生器２０に第２のトリガ信号が出力されることを禁止する禁止信号を出力するよう構成されている。

第２の同期信号ブロック回路１０において、パルス発生器２０の第１の出力端子２０ａからＰＷＭ信号（第１の駆動パルス）が出力されているとき、そのＰＷＭ信号はダイオード１０ｂを介して抵抗１０ｄとコンデンサ１０ｃの時定数でコンデンサ１０ｃに充電される。コンデンサ１０ｃが充電されるとトランジスタ１０ａのベース電位（充電電圧）が上がるため、トランジスタ１０ａはオン状態となり、第２の同期信号ブロック回路１０は、ローレベルの信号、すなわち、第２の同期信号発生回路７からパルス発生器２０に第２のトリガ信号の出力を禁止する禁止信号、を出力する。

一方、パルス発生器２０の第１の出力端子２０ａからＰＷＭ信号（第１の駆動パルス）が出力されていないとき、コンデンサ１０ｃが充電されていれば、抵抗１０ｅを介して放電され、トランジスタ１０ａのベース電位が下がるため、トランジスタ１０ａはオフ状態となる。その結果、トランジスタ１０ａのコレクタ−エミッタ間はハイインピーダンスとなり、第２の同期信号ブロック回路１０は禁止信号の出力を解除する。

以上のように構成された実施の形態１の誘導加熱調理器について、その動作および作用について以下に説明する。

まず、第１の加熱コイル１の上方に第１の鍋１５を配置し、第２の加熱コイル５の上方には何も配置しない状態において、第１のスイッチング素子１２を動作させる。動作シーケンスは制御回路１９を構成しているマイクロコンピュータのＲＯＭに記憶されたデータに基づいて動作を開始する。

以下の説明においては、特に、第１のスイッチング素子１２、第２のスイッチング素子１４、第１の同期信号発生回路３、第２の同期信号発生回路７およびパルス発生器２０の動作について、図３を参照しながら説明する。

図３は、本発明に係る実施の形態１の誘導加熱調理器におけるパルス発生器２０の出力電圧波形とその出力電圧波形を決める第１および第２の同期信号発生回路３，７の電圧波形を示す波形図である。図３においては、第１の加熱コイル１により負荷である第１の鍋１５を加熱中であり、第２の加熱コイル５には負荷がなく動作停止中である場合の動作波形を示している。

図３の（ａ）は、第１の同期信号発生回路３のコンパレータ３ｅにおけるマイナス比較入力端子への入力信号Ｖｉ１を示す動作波形図である。図３の（ｂ）は、第２の同期信号発生回路７のコンパレータ７ｅにおけるマイナス比較入力端子への入力信号Ｖｉ２を示す動作波形図である。動作停止中の第２の加熱コイル５が動作中の第１の加熱コイル１の共振電圧により誘起されて第２のスイッチング素子１４のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ２が発生した場合であっても（図７の（ｂ）参照）、図３の（ｂ）に示すように、第２の同期信号ブロック回路１０がローレベルを出力し、コンパレータ７ｅのマイナス比較入力端子への入力信号Ｖｉ２は零Ｖとなっている。

図３の（ｃ）は第１の同期信号発生回路３が出力する第１の出力信号Ｖｏ１を示す動作波形図である。図３の（ｃ）に示すように、第１の同期信号発生回路３の第１の出力信号Ｖｏ１は、第１のスイッチング素子１２のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ１が所定電圧以上になるとローレベルを出力する。図３の（ｄ）は第２の同期信号発生回路７の第２の出力信号Ｖｏ２を示す動作波形図である。図３の（ｄ）に示すように、第２の同期信号発生回路７は、第２のスイッチング素子１４のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ２が動作中の第１の加熱コイル１の磁界による誘起を受けて、あるレベル以上になっても、コンパレータ７ｅのマイナス比較入力端子は図３の（ｂ）に示すように零となっている。このため、第２の同期信号発生回路７の第２の出力信号Ｖｏ２がハイインピーダンスに固定される。

図３の（ｅ）はパルス発生器２０の第１の出力端子２０ａから出力する駆動信号Ｖｏｐの動作波形図である。パルス発生器２０は、第１の同期信号発生回路３から出力される出力信号Ｖｏ１の立ち上がり（第１のトリガ信号と呼ぶ）または第２の同期信号発生回路７から出力される第２の出力信号Ｖｏ２の立ち上がり（第２のトリガ信号と呼ぶ）をトリガ信号として受け付け、所定のパルス幅の駆動信号Ｖｏｐを出力する。

パルス発生器２０は、第２の同期信号発生回路７の第２の出力信号Ｖｏ２が第２のトリガ信号とならないので、すなわち、第２の同期信号発生回路７が第２のトリガ信号を出力しないため、第１の同期信号発生回路３の第１の出力信号Ｖｏ１として出力された第１のトリガ信号のみを受けて、パルス発生器２０が第１の出力端子２０ａから図３の（ｅ）に示す駆動信号Ｖｏｐを出力する。このように動作停止中の第２の加熱コイル５に動作中の第１の加熱コイル１の磁界が及んでも、第２の同期信号発生回路７から第２のトリガ信号の出力が禁止されているため、パルス発生器２０の第１の出力端子２０ａは所定の駆動信号を出力することができる。

実施の形態１の誘導加熱調理器においては、第１及び第２の同期信号発生回路３，７および第１および第２の同期信号ブロック回路９，１０を設けた構成で説明したが、誘導加熱調理器の仕様によっては、一方の同期信号ブロック回路だけを設けた構成でも対応可能である。例えば、第１の加熱コイルからの影響を第２の加熱コイルが受けやすいが、その逆の影響がない場合には、一方の同期信号ブロック回路だけを設けた構成で対応可能である。したがって、本発明における同期信号ブロック回路には、少なくとも第１の同期信号ブロック回路９または第２の同期信号ブロック回路１０のいずれか一方を含むものである。

なお、実施の形態１では、負荷がない加熱コイルに電圧が誘起された場合について記載しているが、負荷があっても他の加熱コイルの電圧により誘起されることがあり、また、例えば、加熱コイルで誘起される以外に外部ノイズによりスイッチング素子に掛かる電圧が発生することもある。実施の形態１の構成によれば、動作していない加熱コイルに誘起される電圧により、動作中のスイッチング素子の誤動作を防ぐことができる構成であり、実施の形態１において述べた構成に本発明の適用範囲が限定されるものではない。

（実施の形態２）
図４は、本発明に係る実施の形態２の誘導加熱装置としての誘導加熱調理器の主要部を示すブロック図である。図４において、前述の実施の形態１と同様の機能を有する部品および回路ブロックについては、同一の番号を付与し説明を省略する。

図４に示すように、実施の形態２の誘導加熱調理器が炊飯器を構成する点において実施の形態１と相違する。具体的な構成は以下の通りである。第１の鍋１５を収納する本体３２（破線で示す）を備え、本体３２は第１の鍋１５の開口部を覆う蓋３０を備える。実施の形態２の誘導加熱調理器においては、実施の形態１における第２の鍋１６に代えて蓋３０を構成する金属板３１を備え、第２の加熱コイル３５が蓋３０を閉めたとき金属板３１の上方に配置されるように設けられている。第１の加熱コイル１が第１の鍋１５の底面を誘導加熱し、第２の加熱コイル３５が、金属板３１を誘導加熱することにより炊飯を行う炊飯器を構成する。

第２の加熱コイル３５は金属板３１を誘導加熱するためにドーナツ状に形成されている。通常、第１の加熱コイル１と第２の加熱コイル３５は、形状、ターン数、必要とする電力などが異なるため、インダクタンス、直流抵抗値も異なっている。

図４に示すように、第１の加熱コイル１と第２の加熱コイル３５が互いに対向するように配置されている。炊飯器においては、例えば、第１の鍋１５を洗う際に、第１の鍋１５を外した状態で、使用者が誤って動作させるという誤操作を行ってしまう場合がある。この場合には、第２の加熱コイル３５から発生した磁界により、対向して配置された第１の加熱コイル１に高周波電圧が誘起されることがある。また、逆に第２の加熱コイル３５から金属板３１を外した状態で誤って動作させるという誤操作を行ってしまうこともある。この場合には、第１の加熱コイル１から発生した磁界により第２の加熱コイル３５に高周波電圧が誘起されることがある。このように、実施の形態１においては、第１の加熱コイル１と第２の加熱コイル３５が対向して配置されており、動作中の一方の加熱コイルにより生じた高周波磁界が、動作停止中の他方の加熱コイルに対して高周波電圧を誘起されやすい構造を有する炊飯器を構成している。

しかしながら、実施の形態２の誘導加熱調理器（炊飯器）においては、前述の実施の形態１において説明したように、制御回路１９が第１の同期信号発生回路３、第１の駆動回路４、第２の同期信号発生回路７、第２の駆動回路８、第１の同期信号ブロック回路９、第２の同期信号ブロック回路１０、およびパルス発生器２０を有して構成されているため、上記のように使用者が誤操作を行ったとしてもパルス発生器２０の誤動作を防止することができるものとなる。

なお、パルス発生器２０から第２の駆動パルスが出力されているときは、第１の同期信号発生回路から第１のトリガ信号が出力されるのを禁止し、第１の駆動パルスが出力されているときは、第２の同期信号発生回路から第２のトリガ信号が出力されるのを禁止する構成としては、第１の実施の形態の構成に限定されない。例えば、切り替え部２４の選択指示命令に基づき、選択されなかった側の同期信号発生回路からトリガ信号が出力されるのを禁止するように構成してもよい。

以上のように、本発明の誘導加熱装置においては、同期信号発生回路および同期信号ブロック回路が複数の加熱コイルのそれぞれの制御に設けられており、同期信号発生回路のそれぞれが出力するトリガ信号の論理和でインバータ回路に対する駆動信号を生成する構成を有している。この構成において、本発明の誘導加熱装置は、一方の加熱コイルが動作中においては、他方の動作停止中の加熱コイルに誘起された高周波電圧によりインバータ回路のスイッチング素子が誤動作をすることを確実に防止することが可能であり、外部ノイズが動作停止中の加熱コイルに誘起されて、同期信号発生回路が誤検知しても、同期信号ブロック回路の動作によりスイッチング素子の誤動作を防止することが可能となる。

本発明の誘導加熱調理器は、動作停止中の加熱コイルに高周波電圧が誘起されて同期信号発生回路が誤検知しても、インバータ回路のスイッチング素子が誤動作することを確実に防止することができるため、複数の加熱コイルを備えた各種用途の誘導加熱装置に適用できる。

１第１の加熱コイル
２第１のインバータ回路
３第１の同期信号発生回路
４第１の駆動回路
５第２の加熱コイル
６第２のインバータ回路
７第２の同期信号発生回路
８第２の駆動回路
９第１の同期信号ブロック回路
１０第２の同期信号ブロック回路
１１第１の共振コンデンサ
１２第１のスイッチング素子
１３第２の共振コンデンサ
１４第２のスイッチング素子
１５第１の鍋
１６第２の鍋
１７交流電源
１８直流電源
１９制御回路
２０パルス発生器
２４切り替え部
３０蓋
３１金属板
３２本体
３５第２の加熱コイル

Claims

直流電源と、
第１の被加熱物を誘導加熱する第１の加熱コイルと、
前記第１の加熱コイルと第１の共振回路を構成する第１の共振コンデンサと、
導通と遮断を繰り返すことにより、前記直流電源から入力した直流電流を高周波電流に変換し前記第１の被加熱物に高周波電力を供給する第１のスイッチング素子と、
前記第１の共振回路に発生する共振電圧を検知して第１のトリガ信号を出力する第１の同期信号発生回路と、
前記第１のスイッチング素子を駆動する第１の駆動回路と、
第２の被加熱物を誘導加熱する第２の加熱コイルと、
前記第２の加熱コイルと第２の共振回路を構成する第２の共振コンデンサと、
導通と遮断を繰り返すことにより、前記直流電源から入力した直流電流を高周波電流に変換し前記第２の被加熱物に高周波電力を供給する第２のスイッチング素子と、
前記第２の共振回路に発生する共振電圧を検知して第２のトリガ信号を出力する第２の同期信号発生回路と、
前記第２のスイッチング素子を駆動する第２の駆動回路と、
前記第１の駆動回路と前記第２の駆動回路のいずれか一方を選択する切り替え部と、
前記第１のトリガ信号または前記第２のトリガ信号が入力されたとき、前記切り替え部において選択された前記第１の駆動回路または前記第２の駆動回路に対して第１の駆動パルスまたは第２の駆動パルスの出力を開始し、当該出力が開始された前記第１の駆動パルスまたは前記第２の駆動パルスのパルス幅を制御するパルス発生器と、
前記パルス発生器から前記第２の駆動回路に第２の駆動パルスが出力されたことを検知したとき、前記第１の同期信号発生回路から前記パルス発生器に出力する第１のトリガ信号を無効化する第１の同期信号ブロック回路、または前記パルス発生器から前記第１の駆動回路に前記第１の駆動パルスが出力されたことを検知したとき、前記第２の同期信号発生回路から前記パルス発生器に出力する第２のトリガ信号を無効化する第２の同期信号ブロック回路の少なくともいずれか一方の同期信号ブロック回路と、
を具備する誘導加熱装置。
直流電源と、
第１の被加熱物を誘導加熱する第１の加熱コイルと、
前記第１の加熱コイルと第１の共振回路を構成する第１の共振コンデンサと、
導通と遮断を繰り返すことにより、前記直流電源から入力した直流電流を高周波電流に変換し前記第１の被加熱物に高周波電力を供給する第１のスイッチング素子と、
前記第１の共振回路に発生する共振電圧を検知して第１のトリガ信号を出力する第１の同期信号発生回路と、
前記第１のスイッチング素子を駆動する第１の駆動回路と、
第２の被加熱物を誘導加熱する第２の加熱コイルと、
前記第２の加熱コイルと第２の共振回路を構成する第２の共振コンデンサと、
導通と遮断を繰り返すことにより、前記直流電源から入力した直流電流を高周波電流に変換し前記第２の被加熱物に高周波電力を供給する第２のスイッチング素子と、
前記第２の共振回路に発生する共振電圧を検知して第２のトリガ信号を出力する第２の同期信号発生回路と、
前記第２のスイッチング素子を駆動する第２の駆動回路と、
前記第１の駆動回路と前記第２の駆動回路のいずれかを選択する切り替え部と、
前記第１のトリガ信号または前記第２のトリガ信号が入力されたとき、前記切り替え部において選択された前記第１の駆動回路または前記第２の駆動回路に対して第１の駆動パルスまたは第２の駆動パルスの出力を開始し、当該出力が開始された前記第１の駆動パルスまたは前記第２の駆動パルスのパルス幅を制御するパルス発生器と、
前記パルス発生器が前記第２の駆動回路に第２の駆動パルスを出力しているとき、前記第１の同期信号発生回路から前記第１のトリガ信号が出力されるのを禁止する第１の同期信号ブロック回路、または前記パルス発生器が前記第１の駆動回路に前記第１の駆動パルスを出力しているとき、前記第２の同期信号発生回路から前記第２のトリガ信号が出力されるのを禁止する第２の同期信号ブロック回路の少なくともいずれか一方の同期信号ブロック回路と、を具備し、
前記第１の同期信号ブロック回路は、前記第２の駆動パルスが入力されたときの充電電圧によりトランジスタを駆動して前記第１の同期信号発生回路に対して第１のトリガ信号の出力を禁止する禁止信号を出力し、
前記第２の同期信号ブロック回路は、前記第１の駆動パルスが入力されたときの充電電圧によりトランジスタを駆動して前記第２の同期信号発生回路に対して第２のトリガ信号の出力を禁止する禁止信号を出力するよう構成された、誘導加熱装置。
前記第１の被加熱物である鍋を収納する本体を備え、
前記本体は前記第１の被加熱物の開口部を覆う蓋を備え、
前記蓋は前記第２の被加熱物である金属板を備え、
前記第２の加熱コイルは、前記蓋を閉めたとき前記金属板の上方に位置するように設けられ、前記第１の加熱コイルが前記鍋の底面を誘導加熱し、前記第２の加熱コイルが前記金属板を誘導加熱することにより炊飯を行う炊飯器を構成する請求項１または２に記載の誘導加熱装置。